(57)【要約】【課題】  複雑な配線を無くし、かつ、配線の被覆材が障害を発生することがなく、さらには小型化が容易なレーザ装置を提供する。【解決手段】基板１の表面には波長変換部が構築されている。各非線形光学結晶２には、温度調節手段３が設けられ、基板１の外部に設けられた温度制御手段に温度センサにより検出された温度信号を伝えると共に、温度制御手段からの信号を受けて、ヒータより各非線形光学結晶２の温度を所定の温度に制御している。基板１において、波長変換部が構築されている面の反対面には金属パターン６が蒸着などにより形成されている。基板表面には、裏面の金属パターン６まで貫通穴７が設けられており、ヒータ、温度センサからの配線（ピン）はこの貫通穴７を通して金属パターン６にはんだ付けされる。一方、金属パターン６の他端（基板１の周縁部に配置される）には図示しない温度制御手段からの電線がはんだ付けにより接続される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、前記レーザ光源から出力されるレーザ光の波長を変換する波長変換手段と、前記波長変換手段の温度を調節する温度調節手段と、前記温度調節手段を制御する温度制御手段とを有するレーザ装置であって、前記波長変換手段と前記温度調節手段は絶縁材料からなる基板上に設置され、前記温度調節手段と前記温度制御手段は、前記基板の一部に設けられた導体部分を介して、電気的に接続されていることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記基板は石英ガラス板から成り、前記導体部分は、前記波長変換手段の設置面とは反対面に金属パターンとして形成されており、前記基板は、前記温度調節手段が前記金属パターンとコンタクトするための穴を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記基板は複数の石英ガラス板を積層して構成され、前記導体部分は、積層界面に金属パターンとして形成されており、前記基板は、前記温度調節手段が前記金属パターンとコンタクトするための穴を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記レーザ光源がファイバ増幅器を含み、前記波長変換手段が非線形光学結晶からなることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源から放出されるレーザ光を、非線形光学結晶等の波長変換手段により波長変換して出力するレーザ装置に関するものである。。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶デバイスの製造工程において使用される露光装置、加工装置、治療装置等において、波長が200nm程度の深紫外光が用いられるようになってきている。このような深紫外光は、例えばArＦエキシマレーザ等で発生することができるが、ArＦエキシマレーザ等では、アルゴンガス、フッ素ガス灯を取り扱うための設備が必要となり、装置が大型化、複雑化するという問題点がある。
【０００３】
そこで、これに変わるものとして、半導体レーザ（例えばＤＦＢレーザ）を使用し、それから発生するレーザ光の波長を、波長変換素子を利用して短くし、短パルス幅の深紫外光を得る方法が開発され、例えば２００１−３５３１７６号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００４】
図６は、このような固体紫外レーザ装置の全体構成図であり、基本波発生部１０１、波長変換部１０２から構成されている。図７は基本波発生部１０１の概略構成図である。
基本波を発生するレーザ光源は、Ｅｒ３＋添加光ファイバ増幅器であり、主に基本波発生部２０１、ＥＤＦ部２０２、励起用光源部２０３から構成される。
【０００５】
基本波発生部２０１では、ＤＦＢ半導体レーザから波長１５４７ｎｍのパルス光が出力され、ＥＤＦ部２０２により増幅される。ＥＤＦ部２０２はＥＤＦ１、ＥＤＦ２、ＥＤＦ３の３段階のＥＤＦから構成され、励起用光源部２０３からそれぞれのＥＤＦへ励起光が供給される。ＥＤＦ部２０２からの出力光が後に説明する波長変換部に入力される。
【０００６】
図８は、５種類の非線形光学結晶を用い、５段階の波長変換を行う場合の波長変換部の概略構成図である。波長変換部は基本波発生部から出力される波長１５４７ｎｍのレーザ光の波長変換を行い、その８倍波である波長１９３ｎｍのレーザ光を放出する。
【０００７】
波長変換部は主に複数の波長変換手段、すなわち、２倍波発生部２１、３倍波発生部２２、４倍波発生部２３、７倍波発生部２４、８倍波発生部２５から構成されている。
具体的には、各高調波発生部とも非線形光学結晶を用いており、２倍波発生部２１、３倍波発生部２２、４倍波発生部２３にはＬｉＢ３Ｏ５（ＬＢＯ）結晶を、７倍波発生部２４にはβ−ＢａＢ２Ｏ４（ＢＢＯ）結晶を、８倍波発生部２５にはＣｓＬｉＢ６Ｏ１０（ＣＬＢＯ）結晶を用い、それぞれ波長７７３ｎｍ、５１６ｎｍ、３８７ｎｍ、２２１ｎｍ、１９３ｎｍを発生する。
【０００８】
さらに、２倍波発生部２１、３倍波発生部２２では温度位相整合を行い、４倍波発生部２３、７倍波発生部２４、８倍波発生部２５では角度位相整合を行っている。温度位相整合部は温度調節手段３０および図示しない温度制御手段により100℃以上の一定温度に制御されているが、高温のため角度位相整合部の温度変動の要因になると考えられる。そのため角度位相整合部分も、温度調節手段３０および図示しない温度制御手段により温度が一定に保たれるよう温度制御を行っている。
【０００９】
なお、図８において、２６はレンズ、２７はシリンドリカルレンズ、２８はダイクロイックミラー、２９はミラーである。波長変換の原理及びその作用については、前記特許文献１に説明されており、かつ、本発明の趣旨と直接の関係がないので、その説明を省略する。
【００１０】
【特許文献１】２００１−３５３１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように５段階の波長変換を行う際、それぞれの非線形光学結晶の温度制御を行おうとすると、ヒータへの給電線、温度センサの信号線が多数となってしまい、非常に煩雑で小型化の障害ともなる。又、波長変換により発生した紫外線にこれらの配線が晒された場合、配線の被覆剤からのアウトガスにより、光学部材が汚染される可能性もある。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複雑な配線を無くし、かつ、配線の被覆材が障害を発生することがなく、さらには小型化が容易なレーザ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を達成するための第１の手段は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出力されるレーザ光の波長を変換する波長変換手段と、前記波長変換手段の温度を調節する温度調節手段と、前記温度調節手段を制御する温度制御手段とを有するレーザ装置であって、前記波長変換手段と前記温度調節手段は絶縁材料からなる基板上に設置され、前記温度調節手段と温度制御手段は、前記基板の一部に設けられた導体部分を介して、電気的に接続されていることを特徴とするレーザ装置（請求項１）である。
【００１４】
本手段においては、温度調節手段と温度制御手段との電気的接続は、基板面においては、基板の一部に設けられた導体部分を介して行われるので、基板面においての配線が不要となり、かつ、配線の被覆材が障害を発生することが無くなる。さらには、複雑な配線が無くなるので小型が容易である。
【００１５】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記基板が石英ガラス板から成り、前記導体部分は、前記波長変換手段の設置面とは反対面に金属パターンとして形成されており、前記基板は、前記温度調節手段が前記金属パターンとコンタクトするための穴を有することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１６】
本手段においては、導体部分は、前記波長変換手段の設置面とは反対面に金属パターンとして形成されているので、この導体部分から温度制御手段に至る配線を、波長変換手段の設置面とは反対面に接続することができる。
【００１７】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、前記基板が複数の石英ガラス板を積層して構成され、前記導体部分は、積層界面に金属パターンとして形成されており、前記基板は、前記温度調節手段が前記金属パターンとコンタクトするための穴を有することを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１８】
本手段は、導体部分は、基板の積層界面に金属パターンとして形成されているので、導体部分の絶縁性を確保することができる。
【００１９】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記レーザ光源がファイバ増幅器を含み、前記波長変換手段が非線形光学結晶からなることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２０】
前記第１の手段から第４の手段は、レーザ光源がファイバ増幅器を含み、波長変換手段が非線形光学結晶からなる場合に特に有効である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複雑な配線を無くし、かつ、配線の被覆材が障害を発生することがなく、さらには小型化が容易なレーザ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態である波長変換部の概略構成を示す図である。基板１の材料は石英ガラスであり、基板表面には、５種類の非線形光学結晶２を用い、５段階の波長変換を行う場合の波長変換部が構築されている。各非線形光学結晶２には、温度調節手段３が設けられ、基板１の外部に設けられた温度制御手段に温度センサにより検出された温度信号を伝えると共に、温度制御手段からの信号を受けて、ヒータより各非線形光学結晶２の温度を所定の温度に制御している。なお、図１において、４はダイクロイックミラー、５はミラーであり、レンズやシリンドリカルレンズは、図示を省略している。
【００２３】
基板１において、波長変換部が構築されている面の反対面には金属パターン６が蒸着などにより形成されている。金属パターン６は、各非線形光学結晶ごとにヒータへの電力供給線２本、温度センサの信号線３本の計５本、５個の非線形光学結晶に対して合計２５本分形成されている。基板表面には、裏面の金属パターン６まで貫通穴７が設けられており、ヒータ、温度センサからの配線（ピン）はこの貫通穴７を通して金属パターン６にはんだ付けされる。一方、金属パターン６の他端（基板１の周縁部に配置される）には図示しない温度制御手段からの電線がはんだ付けにより接続される。
【００２４】
図２は、本発明の第２の実施の形態である波長変換部に用いられる基板の概要を示す図である。（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図１と異なり、この実施の形態においては、金属パターン６は、基板１の表面側、すなわち非線形光学結晶や温度調節手段が設けられている側の面に形成されている。そのため、基板１には貫通穴は設けられておらず、ヒータ、温度センサからの配線（ピン）は、直接金属パターン６にはんだ付けされる。
【００２５】
図３は、本発明の第３の実施の形態である波長変換部に用いられる基板の概要を示す図である。（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。この基板１の表面側には、貫通穴７が設けられ、その周りには、ざぐり穴９が設けられている。さらに、基板１ｂの側面には、５カ所の凹部１０が形成されている。この実施の形態においては、このざぐり穴９を利用してヒータ、温度センサからの配線を金属パターン６にコネクタ接続したり、凹部１０を介して外部の温度制御装置からの配線を金属パターン６にコネクタ接続することができる。
【００２６】
図４は、本発明の第４の実施の形態である波長変換部の概略構成を示す図である。（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。この実施の形態は、基本的には図１に示したものと同じであるので、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略するが、基板が、石英からなる２枚の基板１ａと１ｂの２枚を貼り合わせて構成され、金属パターン６がその界面に形成されているところが異なっている。これにより、金属パターン６がむき出しになることが無く、絶縁性が確保される。
【００２７】
図５（ａ）は図４に示した第１基板１ａの上面図であり、図５（ｂ）は第１基板１ａの側面図である。金属パターン６は、第１基板１ａの表面側に形成されている。図５（ｃ）は図４に示した第２基板１ｂの上面図であり、図５（ｄ）は第２基板１ｂの側面図である。この第２基板１ｂの表面側には、貫通穴が設けられ、その周りにはざぐり穴９が設けられている。さらに第２基板１ｂの側面には、５カ所の凹部１０が形成されている。
【００２８】
また、このざぐり穴９を利用してヒータ、温度センサからの配線を金属パターン６にコネクタ接続したり、凹部１０を介して外部の温度制御装置からの配線を金属パターン６にコネクタ接続することができる。図においては、１１がコネクタを示しており、温度調節手段３からのヒータ、温度センサの配線はコネクタ１１に接続されており、コネクタ１１のピンを貫通穴（図示しないが図１に示したのと同じように形成されている）に刺して金属パターン６にコンタクトし、ざぐり穴９部分でコネクタを固定する。
【００２９】
温度制御装置からの配線は、基板の周縁部に設けられた凹部１０で金属パターン６にコネクタ接続されるが、この凹部１０とコネクタは一つにまとめ、２５本の配線を一つのコネクタで基板に接続するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態である波長変換部の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である波長変換部に用いられる基板の概要を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態である波長変換部に用いられる基板の概要を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態である波長変換部の概略構成を示す図である。
【図５】図４に示した第１基板と第２基板を示す図である。
【図６】固体紫外レーザ装置の全体構成図である。
【図７】基本波発生部１０１の概略構成図である。
【図８】５種類の非線形光学結晶を用い、５段階の波長変換を行う場合の波長変換部の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１ａ，１ｂ…基板、２…非線形光学結晶、３…温度調節手段、４…ダイクロイックミラー、５…ミラー、６…金属パターン、７…貫通穴、８…配線、９…ざぐり穴、１０…凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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